歐洲射頻專業(yè)博士都學(xué)哪些課？

2016-11-07 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

歐洲的射頻博士生都學(xué)過哪些課經(jīng)常能碰到一些國內(nèi)來交換或者讀博士的學(xué)生,由于各個(gè)國家之間的高等教育的體制不同,從而學(xué)的知識不是完全一樣,這產(chǎn)生一定的交流上的問題,所以打算寫一下一般的歐洲大學(xué)的射頻(這里叫高頻)專業(yè)的學(xué)生到碩士畢業(yè),都學(xué)了哪些專業(yè)課,這樣知己知彼,將來才能百戰(zhàn)百勝。

1本科階段

從本科開始算,數(shù)學(xué)和物理都是必修的,數(shù)學(xué)不像我們拆成高等數(shù)學(xué),線性代數(shù),復(fù)變,概率,這里都是一起上的,共四個(gè)學(xué)期(兩年),學(xué)了基本求導(dǎo)積分,到常微分方程的各種解法,偏微分方程的介紹,數(shù)值分析,矢量分析到格林公式,積分到面積分,體積分,復(fù)變函數(shù),概率。隨機(jī)過程不包括。物理(兩個(gè)學(xué)期)就是普通物理,差不多,電路基礎(chǔ)(三個(gè)學(xué)期)和國內(nèi)差不多。

電磁場(兩個(gè)學(xué)期)是一個(gè)重點(diǎn),上學(xué)期是靜電場,準(zhǔn)靜態(tài)場,下學(xué)期是交變電場,鏡像法,變分法,到圓柱系的貝塞爾函數(shù),趨膚效應(yīng),波在波導(dǎo)和自由空間的傳播,天線部分,基本上全是數(shù)學(xué)。

信號與系統(tǒng)(一個(gè)學(xué)期),比較簡單,傅氏和拉式變換,Z變換,自相關(guān)函數(shù)。自控原理(一個(gè)學(xué)期),開環(huán)和閉環(huán)傳輸函數(shù),奈奎斯特準(zhǔn)側(cè)(不是采樣定理),各種系統(tǒng)的起振及穩(wěn)定圖,一開始覺得沒用,到了信號發(fā)生器和PLL的時(shí)候,馬上意識到了:-)

2碩博階段

碩士階段的專業(yè)基礎(chǔ)課從被動(dòng)器件(一個(gè)學(xué)期)開始,介紹電阻,電容,電感的物理原理,數(shù)學(xué)模型,頻率響應(yīng),溫度變化特性,然后諧振網(wǎng)絡(luò),用集總元件設(shè)計(jì)的濾波器,諧振器,然后是波的原理,波在各種導(dǎo)線中的傳輸,單位R,G,C,L和特征波阻的建模和計(jì)算,Smith圖的原理,如何使用Smith圖進(jìn)行阻抗匹配(反射率為0),在矩形波導(dǎo)中的TE和TM波,下限截至頻率,最后是各種導(dǎo)線的特征參數(shù),雙絞線,同軸電纜,微帶線,共面線。同期有通信原理,包括模擬和數(shù)字調(diào)制方法,信息論基礎(chǔ),編碼和數(shù)字信號處理等等,比較簡單。

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然后是高頻(兩個(gè)學(xué)期),上學(xué)期,主要是從S參數(shù)開始,如何計(jì)算S參數(shù),然后的信號流圖,如何用信號流圖進(jìn)行系統(tǒng)S參數(shù)的計(jì)算,然后是雙口和多口網(wǎng)絡(luò),然后功率的傳輸,最大功率匹配的條件,如何用Smith圖進(jìn)行最大功率匹配,然后是諧振網(wǎng)絡(luò),串聯(lián),并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò),如何用Smith圖計(jì)算諧振網(wǎng)絡(luò)的參數(shù),然后是波導(dǎo),法拉第特性,如何制作衰減器,Magic-T,然后是波,在圓柱波導(dǎo)中的TE和TM波,然后是天線,雷達(dá)系統(tǒng),基本雷達(dá)公式,各種噪聲,溫度,Shot,1/f等等,如何計(jì)算噪聲等效溫度,噪聲數(shù),最后是衛(wèi)星信號,衛(wèi)星系統(tǒng)的組成,以及穿越電離層的相位變化。

下學(xué)期,從主動(dòng)期間開始,先是非線性器件,及其工作點(diǎn)級數(shù)展開,然后是混頻器,混頻原理,混頻衰減,二極管各種功能區(qū)間,然后是倍頻器,然后是放大器,各類放大器的優(yōu)缺點(diǎn),A,B,AB,C,S,E,F,然后是放大器的IP3和1db點(diǎn),級聯(lián)電路的IP3和噪聲溫度的計(jì)算,然后是高頻諧振器,YIG的工作特點(diǎn),點(diǎn)容三點(diǎn)式,接下來是各種固態(tài)放大器原理,二極管,三極管,各種場效應(yīng)管,特性曲線,傳輸特性,放大器的Smith圖的穩(wěn)定工作區(qū)間和噪聲匹配,Gunn元件的物理原理,然后是信號發(fā)生器,反饋網(wǎng)絡(luò),單口和雙口的信號發(fā)生器,VCO和PLL的原理,最后是大功率的管子的工作原理,Thyratron,行波管,磁控管的工作特點(diǎn)。

同時(shí)期還有集成微波電路設(shè)計(jì)(兩個(gè)學(xué)期),主要是基于微帶工藝使用ADS進(jìn)行高頻電路設(shè)計(jì),上學(xué)期是被動(dòng)器件設(shè)計(jì),計(jì)算微帶線的特征阻抗,各種耦合器,環(huán)形器的設(shè)計(jì),濾波器的設(shè)計(jì),數(shù)值優(yōu)化,微帶線諧振器,下學(xué)期,主要是主動(dòng)期間,二極管的混頻器,放大器的設(shè)計(jì),利用Touchstone文件基于給定管子,進(jìn)行噪聲匹配,阻抗匹配,直流加載電路,相位補(bǔ)償電路。然后是天線(一個(gè)學(xué)期),主要從天線原理開始,然后是偶極子和互補(bǔ)的縫隙天線,然后是宇田八木天線,螺旋天線沒有涉及,微帶天線,喇叭天線和惠更斯法則,然后是陣列天線,和相控陣天線,最后用CST的Microwave Studio設(shè)計(jì)一個(gè)相控陣微帶天線組并仿真(平面的)。

接下來有意思的課是雷達(dá)和遙感技術(shù)(一個(gè)學(xué)期),先從天體物理,大氣物理開始,然后是各種噪聲,雷達(dá)公式,雷達(dá)種類,然后是SAR的基本原理,近距離雷達(dá),車載雷達(dá)介紹,機(jī)載主動(dòng)和被動(dòng)雷達(dá)介紹,超視距雷達(dá),固態(tài)相控陣的高頻前端的組成,鎵化砷功率放大器,以及雙工器的選擇。然后是激光雷達(dá)系統(tǒng)的組成,工作原理,氣體的特征頻譜,最后是實(shí)際雷達(dá)設(shè)計(jì)法則。

同期有高頻測量技術(shù)(一個(gè)學(xué)期),從各種導(dǎo)線和接頭說起,BNC,APC-7等等,然后是功率測量的方法,然后是信號發(fā)生器,接下來是頻譜儀的原理,設(shè)計(jì)方法和使用,然后是相位噪聲的測量,噪聲的測量Y方法,噪聲二極管的特性,最后是S參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)分析儀的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)和使用,矢量分析儀的構(gòu)造,使用方法,以及最后的巴倫設(shè)計(jì)。

最后是高分辨率雷達(dá)(一個(gè)學(xué)期),SAR的原理,機(jī)載和星載的雷達(dá),干涉法,衛(wèi)星工作原理與軌道選擇,地面站的工作方式,冷卻方法,以及SAR的校準(zhǔn)和圖像后期處理概述。

3選修部分

除了這些必修課以外,還可以選修的課,有可能有,光子學(xué),包括量子力學(xué)部分和光學(xué)基礎(chǔ),半導(dǎo)體工藝,或者凝固態(tài)物理和量子力學(xué),或者集成電路設(shè)計(jì),Layout,或者電磁場仿真中的數(shù)值方法,如用C++寫用FEM方法的程序,然后用FE Solver進(jìn)行計(jì)算,FDTD的原理。

4個(gè)人看法

乍一看,課程好像很多,但從個(gè)人角度看來,覺得這些都是作為一個(gè)合格的高頻工程師應(yīng)該掌握的知識,不過歐洲大學(xué)的畢業(yè)率一直比較低,一所2萬多人的綜合類大學(xué),高頻專業(yè)方向畢業(yè)的人數(shù)每年在10人左右,到了高年級的課,一般上課的只有不到十人左右。而且很多歐洲的年輕人,對工程類科學(xué)不感興趣,現(xiàn)在三四十歲的博士和博士后比起老一輩的教授來說,水平差了一大截。所以現(xiàn)在的歐洲整天要中國注重知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),因?yàn)橐阅壳皻W洲的科技工作從業(yè)者的數(shù)量和能力,被中國超過應(yīng)該只是時(shí)間問題。正所謂,天行健,君子自強(qiáng)不息。如果國內(nèi)的大學(xué)把這些課程都在碩士離開學(xué)校之前都上完,或者自己用業(yè)余時(shí)間看完參考書,中國的高頻電路的設(shè)計(jì)水平應(yīng)該不久就能接近歐洲的水平。當(dāng)然半導(dǎo)體的制造水平和器件仿真方面的差距,就不在討論范圍了。

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